Hội nghị tập huấn phương pháp tích hợp nội dung giáo dục sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng vào trong một số môn học và hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp ở trường THCS

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO SỞ GIÁO DỤC – ĐÀO TẠO NINH BÌNH ********************* HỘI NGHỊ TẬP HUẤN PHƯƠNG PHÁP TÍCH HỢP NỘI DUNG GIÁO DỤC SỬ DỤNG TIẾT KIỆM VÀ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀO TRONG MỘT SỐ MÔN HỌC VÀ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC NGOÀI GIỜ LÊN LỚP Ở TRƯỜNG THCS (22/02/2013) MỤC LỤC Lời nói đầu Như chúng ta đã biết, năng lượng là yếu tố có tầm quan trọng đặc biệt, đảm bảo cho hoạt động bình thường và phát triển sản xuất; là nhu cầu thiết yếu để nâng cao đời sống vật chất và tinh thần của nhân dân; là nguồn động lực cho phát triển kinh tế - xã hội. Sự thiếu hụt năng lượng trong một thời gian dài sẽ là nhân tố kìm hãm sự phát triển liên tục của nền kinh tế quốc dân, gây hiệu ứng xấu đối với tăng trưởng kinh tế và phát triển xã hội. Nguồn năng lượng truyền thống có thể khai thác để cung cấp cho nhu cầu của xã hội không phải là vô tận. Nước Việt Nam chúng ta được thiên nhiên ưu đãi, có sự giàu có về tài nguyên năng lượng nhưng thực tế cho thấy khả năng khai thác, chế biến, sử dụng còn nhiều hạn chế, gây nên sự lãng phí và hiệu quả không cao. Nếu tình trạng này cứ tiếp tục kéo dài thêm sẽ hết sức nguy hiểm. Do vậy việc giáo dục sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng thiết nghĩ là một việc làm cấp bách và thiết thực. Bởi vì, hành động và ứng xử của con người đối với các nguồn năng lượng quý giá bị điều chỉnh bởi chính thái độ và nhận thức của họ mà giáo dục có vai trò to lớn. Giáo dục sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong phạm vi trường phổ thông là một quá trình tạo dựng cho học sinh những nhận thức và mối quan tâm đối với các nguồn năng lượng (như về các loại năng lượng, ý nghĩa to lớn của nó, tình trạng khai thác sử dụng hiện nay và những nguy cơ làm cạn kiệt các nguồn năng lượng) sao cho các em có đủ kiến thức, thái độ, động cơ, ý thức và kỹ năng để có thể hoạt động một cách độc lập hoặc phối hợp nhằm tìm ra giải pháp nhằm sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong hiện tại và tương lai. Hiện nay, nội dung về giáo dục sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng đã được trình bày tích hợp vào chương trình cấp THCS. Tuy nhiên, GV còn lúng túng khi dạy học tích hợp do tài liệu hướng dẫn DHTH chưa có, đội ngũ giáo viên còn gặp khó khăn về kiến thức, kỹ năng và thái độ khi dạy học tích hợp Nhà trường là một kênh quan trọng truyền tải các thông tin, ý nghĩa to lớn của việc sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng cho đông đảo các thành viên trong xã hội. Do đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo nhận thấy nhu cầu phải trang bị phương pháp dạy học sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng cho đội ngũ GV là rất cấp thiết. Để đáp ứng nhu cầu này, bộ tài liệu về giáo dục sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng trong trường THCS cung cấp kiến thức về sử dụng tiết kiệm và hiệu quả năng lượng cũng như nội dung, địa chỉ tích hợp và PPDH tích hợp, thực hiện các hoạt động ngoại khoá. Bộ Tài liệu nhằm giúp cho giáo viên và học sinh có điều kiện dạy học tốt nội dung này trong trường THCS. Bộ tài liệu bao gồm: I. NĂNG LƯỢNG VÀ VAI TRÒ CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI: Tìm hiểu năng lượng là gì, các dạng năng lượng, vai trò của năng lượng đối với con người, tình hình sử dụng năng lượng, ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đến môi trường sinh thái. II. XU HƯỚNG SỬ DỤNG NL TKHQ Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI: Đề cập đến sự cần thiết phải sử dụng tài nguyên năng lượng tiết kiệm, hiệu quả; xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, các biện pháp về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả. III. GIÁO DỤC SỬ DỤNG NL TKHQ QUA DH CÁC MÔN HỌC Ở TRƯỜNG THCS, THPT: Vai trò của giáo dục sử dụng NL TKHQ trong nhà trường THCS và THPT, các mục tiêu của giáo dục sử dụng NL TKHQ qua dạy học các môn học ở; định hướng các nội dung cơ bản về giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả đưa vào các môn học ở trường THCS, THPT; phương thức tích hợp các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào các môn học ở trường THCS, THPT; gợi ý về kiểm tra, đánh giá; nêu một số thí dụ dạy học dự án về tích hợp giáo dục sử dụng năng lượng TKHQ. Để sử dụng có hiệu quả tài liệu này, sau khi tập huấn giáo viên cần nghiên cứu kĩ lí thuyết, tham khảo phần giáo án cụ thể rồi vận dụng linh hoạt vào bài học. Sự ra đời của cuốn tài liệu là kết quả nghiên cứu tâm huyết và đóng góp của không ít cá nhân và tập thể. Dù đã rất cố gắng, tuy nhiên tài liệu được viết lần đầu nên không thể tránh khỏi thiếu sót, Hội đồng biên soạn mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp để tài liệu sẽ hoàn thiện hơn trong lần tái ban. PHẦN THỨ NHẤT NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG I. NĂNG LƯỢNG VÀ VAI TRÒ CỦA NĂNG LƯỢNG ĐỐI VỚI CON NGƯỜI 1.1. Năng lượng Theo từ điển Bách khoa Việt Nam, năng lượng được định nghĩa là: "Độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khác nhau của vật chất". Trong từ điển tiếng Việt và từ điển vật lý phổ thông, năng lượng được định nghĩa là "đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh ra công của một vật". Theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của chính phủ về sử dụng năng lương tiết kiệm, hiệu quả thì năng lượng được hiểu là "dạng vật chất có khả năng sinh công, bao gồm nguồn năng lượng sơ cấp: than, dầu, khí đốt và nguồn năng lượng thứ cấp là nhiệt năng, điện năng được sinh ra thông qua quá trình chuyển hoá năng lượng sơ cấp". 1.2. Các dạng năng lượng Việc phân loại các dạng năng lượng là rất đa dạng, phụ thuộc vào các mục đích khác nhau. Dưới đây chỉ đưa ra một số cách phân loại thường được sử dụng. 1.2.1. Phân loại theo vật lý - kỹ thuật: Với đối tượng học sinh trung học phổ thông, các em đã được làm quen với các dạng năng lượng qua chương trình vật lý phổ thông như: - Năng lượng cơ học (cơ năng); - Nặng lượng nhiệt (nhiệt năng); - Năng lượng điện (điện năng); - Năng lượng ánh sáng (quang năng); - Năng lượng hoá học (hoá năng); - Năng lượng hạt nhân (hay năng lượng nguyên tử). 1.2.2. Phân loại theo nguồn gốc năng lượng - Năng lượng vật chất chuyển hoá toàn phần: + Năng lượng từ nhiên liệu hoá thạch hay nhiên liệu thiên nhiên như: than bùn, than nâu, đan đá, dầu mỏ, khí thiên nhiên). + Năng lượng từ nhiên liệu nguyên tử; - Năng lượng tái sinh (hay năng lượng tái tạo) là nguồn năng lượng có thể được hồi phục theo chu trình biến đổi của thiên nhiên, mà theo quan niệm của con người là vô hạn. Các dạng năng lượng này bao gồm: + Năng lượng mặt trời; + Năng lượng của gió; + Thế năng của nước; + Năng lượng sóng biển; + Năng lượng thuỷ triều; + Năng lượng địa nhiệt. - Năng lượng không tái sinh: có các loại như: than nâu, than đá, than bùn, dầu lửa, khí tự nhiên,.. - Năng lượng sinh khối (Biomass): năng lượng sinh ra do đốt trực tiếp hoặc chuyển đổi nhiệt hóa học, chuyển đổi nhiệt sinh hóa các vật liệu có nguồn gốc hữu cơ (trừ than, dầu mỏ). Dạng rắn gồm có gỗ, củi, các phụ phẩm nông nghiệp như trấu, rơm rạ, cây ngô, bã mía các loại vỏ, thân cây thảo mộc; Dạng lỏng như nhiên liệu sinh học (Biofuel); Dạng khí như biogas. - Năng lượng cơ bắp: Sức cơ bắp của người, trâu, bò, ngựa, voi 1.2.3. Phân loại theo dòng biến đổi năng lượng Theo quá trình từ khai thác, biến đổi, truyền tải và sử dụng năng lượng, người ta chia ra các dạng năng lượng sau: - Năng lượng sơ cấp: là các dạng năng lượng có sẵn trong thiên nhiên như than, dầu, khí tự nhiên, năng lượng nguyên tử, thuỷ năng, củi gỗ - Năng lượng thứ cấp: là dạng năng lượng đã được biến đổi từ những dạng năng lượng khác. Ví dụ điện năng, hơi nước của các lò hơi... là năng lượng thứ cấp. - Năng lượng cuối cùng: là năng lượng sau khâu truyền tải, vận chuyển được cấp tới hộ tiêu thụ, người sử dụng. - Năng lượng hữu ích: là năng lượng cuối cùng được sử dụng sau khi bỏ qua các tổn thất của thiết bị sử dụng năng lượng. 1.3. Sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng Để có cái nhìn khái quát về sự ảnh hưởng lẫn nhau của các quá trình biến đổi năng lượng trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật, việc nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng có ý nghĩa rất quan trọng. Nắm vững qui luật của sự chuyển hóa năng lượng sẽ giúp ta giải quyết các vấn đề kỹ thuật liên quan tới việc sử dụng năng lượng. Năng lượng có thể chuyển hoá từ dạng này sang dạng khác, song trong một hệ kín năng lượng của hệ có giá trị không đổi. Trong tự nhiên cũng như trong kĩ thuật có rất nhiều hiện tượng ở đó diễn ra các quá trình chuyển hoá năng lượng như: + Chuyển hoá cơ năng thành nhiệt năng (như hiện tượng ma sát làm nóng các vật chuyển động có ma sát). + Sự chuyển hoá cơ năng thành điện năng: như ở các trạm phát điện nhờ sức gió, thuỷ điện + Sự chuyển hoá quang năng thành điện năng: như ở các trạm phát điện nhờ năng lượng mặt trời. + Sự chuyển hoá điện năng thành các dạng năng lượng khác như: điện năng thành cơ năng (động cơ điện); điện năng thành nhiệt năng (dụng cụ đun nấu bằng điện), điện năng thành hoá năng (trong điện phân, mạ kim loại). Trong các quá trình trên năng lượng được bảo toàn: nếu hệ là kín thì năng lượng tổng cộng của hệ là hằng số, năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác hoặc phân bố lại giữa các phần của hệ. Nếu hệ không kín thì độ tăng (hay giảm) của năng lượng của hệ đúng bằng độ giảm (hay tăng) năng lượng của môi trường bên ngoài. Do vậy, sự bảo toàn và chuyển hoá năng lượng có thể mô tả bằng một định luật chung là định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng. Trong kỹ thuật người ta thường vận dụng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng để phân tích các quá trình sử dụng năng lượng từ đó tìm ra phương thức sử dụng năng lượng sao cho có hiệu quả nhất. 1.4. Vai trò của năng lượng đối với con người 1.4.1. Tình hình sử dụng năng lượng trong sản xuất và đời sống Năng lượng có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống của con người. Vai trò của năng lượng thể hiện cụ thể qua việc sử dụng năng lượng của con người cho các hoạt động sản xuất, đi lại, xây dựng và đời sống hàng ngày. Ngày nay chúng ta có thể thấy rất rõ các vấn đề khủng hoảng năng lượng thường có tác động rất lớn tới các vấn đề kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới. Do vậy nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thành quốc sách, đặt thành vấn đề " an ninh năng lượng" đối với sự phát triển của quốc gia. Dưới đây đưa ra một vài số tư liệu về tình hình sử dụng năng lượng trên thế giới cũng như ở Việt Nam : Theo số liệu của Cơ quan năng lượng quốc tế IEA (2005) thì tiêu thụ năng lượng trên thế giới cho các lĩnh vực sản xuất và tiện nghi nhà ở như sau: Công nghiệp, giao thông vận tải cũng như lĩnh vực tiện nghi nhà chiếm phần tiêu thụ năng lượng lớn (mỗi lĩnh vực khoảng 25%); thương mại và dịch vụ công cộng khoảng 10%; nông lâm và ngư nghiệp khoảng 3%; sử dụng khác khoảng 12%. Trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp có các ngành sản xuất có nhu cầu tiêu thụ năng lượng cao như: + Ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện + Ngành lọc dầu, sản xuất, khai thác than + Ngành sản xuất điện năng. Trong đó các ngành công nghiệp không sản xuất sản phẩm dầu hay điện tiêu tốn nhiều năng lượng nhất, trong đó hơn một nửa là các dạng năng lượng không tái sinh như than, dầu, khí đốt. - Trong lĩnh vực giao thông vận tải: đa số các phương tiện chuyên chở dùng các sản dầu làm nhiên liệu. Ngành giao thông vận tải tiêu thụ khoảng 60% năng lượng dầu đã được chế biến, sản phần dầu chiến 95% thị phần năng lượng của ngành giao thông vận tải. - Trong ngành sản xuất điện năng: sử dụng các nguồn năng lượng để sản xuất điện năng phân bố như sau: từ nhiên liệu hoá thạch chiếm 64%, năng lượng hạt nhân 17%, thuỷ điện 18%, năng lượng tái tạo: 1% điện năng toàn cầu |(Nguồn: Vi.Wikipedia). Ở Việt Nam sản lượng điện thương phẩm cuối năm 2007 là 66,8 tỷ kWh, tăng 2,5 lần so với năm 2000 (26,6 tỷ kWh) [Nguồn: Đỗ Bình Yên, Viện khoa học năng lượng Viện KH&CN VN ], trong đó thủy điện khoảng 64 %, than nhiệt điện ~ 34%, ... );tiêu thụ trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp và xây dựng chiến 46,97%, lĩnh vực quản lý - tiêu dùng- dân cư 47,14%. - Trong lĩnh vực tiện nghi nhà ở: Năng lượng dùng cho tiện nghi nhà ở có ba mục đích: + Nấu thức ăn; + Đun nước nóng sinh hoạt và điều hoà không khí; + Chạy các thiết bị cơ điện nội thất, chiếu sáng, thiết bị điện tử, Các số liệu thống kê mặc dù chưa thất chính xác, theo IEA (2005), thì tỉ lệ sử dụng các nguồn năng lượng trong lĩnh vực tiện nghi nhà ở như sau: năng lượng tái tạo hơn 40%, sử dụng khí đốt và điện gần bằng nhau (khoảng hơn 20%), năng lượng than và hơi nước nóng chiến khoảng 7 %, sản phẩm dầu khoảng 10 %,... Nhìn chung có thể thấy tình hình sử dụng năng lượng hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam như sau: - Nhu cầu năng lượng ngày càng cao: trước hết do nhu cầu tăng trưởng kinh tế, phát triển các ngành sản xuất công nghiệp, giao thông vận tải và nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống. - Nguồn năng lượng được sử dụng chủ yếu vẫn là các nguồn năng lượng hoá thạch như than đá, dầu, khí tự nhiên. - Điện năng là dạng năng lượng có nhiều ưu điểm vì nó dễ dàng được chuyển hoá từ các dạng năng lượng khác khi sản xuất điện năng, đồng thời khi sử dụng, nó cũng dễ dàng chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng, vì vậy việc sản xuất và sử dụng điện năng có ý nghĩa rất quan trọng trong chiến lược năng lượng của mỗi quốc gia. 1.4.2. Sự cạn kiệt các nguồn năng lượng hoá thạch Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên năng lượng như hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt. Dân số toàn cầu hiện nay đã hơn 6 tỉ người. Muốn duy trì sự phát triển của xã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn, trong đó có tài nguyên năng lượng. . Tính tới cuối năm 2007, dân số toàn thế giới là 6,625 tỷ người, tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp là 11.099 Mtoe (Mtoe: triệu tấn dầu tương đương), trong đó Dầu chiếm 35,61%; Khí tự nhiên: 23,76%; Than: 28,63%; Năng lượng hạt nhân: 5,60%; Thủy điện: 6,39%. So với năm 2000, thế giới đã tiêu thụ lượng năng lượng sơ cấp tăng 122,7% và suất tiêu thụ năng lượng sơ cấp bình quân đầu người đã tăng từ 1,5 toe/người (năm 2000) lên 1,675 toe/người (năm 2007) [Nguồn: Đỗ Bình Yên, Viện khoa học năng lượng Viện KH&CN VN ]. Dự đoán đến năm 2050, dân số thế giới sẽ đạt mức hơn 10 tỷ người, lượng năng lượng cần dùng sẽ là hơn 25 tỷ 340 triệu tấn đến 29 tỷ than nguyên chất, điều đó sẽ gây nhiều lo lắng và áp lực cho sự phát triển của xã hội loài người. Theo tính toán, đầu năm 1990 của quốc tế, trữ lượng của nguồn nhiên liệu không tái sinh và thời hạn có thể khai thác nguồn trữ lượng dư thừa (tỷ lệ sản lượng tồn trữ) là : dầu thô 201 tỉ 600 tấn và 295 tỷ 400 triệu tấn, có thể khai thác từ 49 năm và 72 năm; khí thiên nhiên 161 tỷ tấn và 319 tỉ 200 triệu tấn, có thể khai thác 57 năm và 113 năm; than đá 800 tỉ 800 triệu tấn và 1881 tỉ 600 triệu tấn, có thể khai thác 262 năm và 617 năm. Urani dùng cho phát điện nguyên tử chỉ dùng được một lần là 42 tỉ tấn và 161 tỷ tấn, có thể khai thác 60 năm và 230 năm, nếu dùng phản ứng nơtron thì có thể kéo dài thời gian sử dụng lên 60 lần. Tổng lượng tài nguyên Đơteri dùng cho phản ứng nhiệt hạch là 44.000 tỉ tấn, tương đương với năng lượng của 52 triệu 800 ngàn tỉ tấn than nguyên chất, có thể cung cấp cho nhân loại khoảng 60 tỷ năm. Tuy nhiên việc sử dụng năng lượng nhiệt hạch vẫn còn rất nhiều vấn đề kĩ thuật và an toàn cần phải được giải quyết thì mới có thể đưa dạng năng lượng này vào sử dụng thực tiễn. Trong thập kỷ qua, nhu cầu về năng lượng của châu Á tăng hàng năm ở mức hai con số, trong 10 năm tới, nhu cầu điện sẽ tăng gấp đôi. Dự báo vào năm 2025, châu Á sẽ chiếm hơn 50% trong tổng nhu cầu phát triển về điện. Điều này sẽ kéo theo sự phát triển của ngành khai thác than ở châu Á. Thí dụ, Trung Quốc có sản lượng than lớn nhất thế giới (khoảng 1,4 tỷ tấn/năm) và ngành điện của Trung Quốc cũng tiêu thụ than lớn nhất (khoảng 80% sản lượng than của Trung Quốc dùng cho nhiệt điện). Ở Việt Nam, trữ lượng than được dự báo như sau: tổng trữ lượng địa chất và chiến lược phát triển than Việt Nam đến năm 2010 và dự báo đến năm 2020 dự kiến là 1.044.180 triệu tấn. Trữ lượng than đang thăm dó (tiềm năng bể than đồng bằng Bắc Bộ): dự báo từ 37 đến 100 tỉ tấn, tiềm năng trữ lượng than bùn của Việt Nam khoảng 6,0 tỷ tấn.[Nguồn: Nguyễn Thanh Sơn - KHCN4/2006]. Tuy nhiên, theo Bộ công thương đánh giá (8/2007), nguồn năng lượng hoá thạch của Việt Nam đang bị cạn kiệt dần: Than chỉ còn 3,80 tỉ tấn, dầu còn 2,3 tỷ tấn. Ước tính chung trên thế giới nguồn dầu mỏ thương mại còn dùng khoảng 60 năm, khí tự nhiên 80 năm, than 150 - 200 năm . Tại Việt Nam, các nguồn năng lượng tự nhiên này có thể còn hết trước thế giới một vài chục năm. An ninh năng lượng đang trở thành vấn đề cấp bách.. Các chuyên gia kinh tế năng lượng đã dự báo đến trước năm 2020, Việt Nam sẽ phải nhập khoảng 12%-20% năng lượng, đến năm 2050 lên đến 50%-60%, chưa kể điện hạt nhân. Trong lĩnh vực điện năng, chúng ta hiện chủ yếu dựa vào nhiệt điện (34%) và thuỷ điện (64%) - Thuỷ điện tuy có tiềm năng phát triển nhưng lại phụ thuộc vào thời tiết, nếu phát triển quá lớn chưa thể lường trước những biến đổi về dòng chảy tác động tiêu cực đến môi trường sinh thái. Về xăng dầu, hiện nay chúng ta vẫn đang phải nhập khẩu, khi nhà máy lọc dầu Dung Quất đưa vào sử dụng vào năm 2009-2010, mới chỉ cung cấp được khoảng trên 5 triệu tấn xăng, dầu cho giao thông vận tải trong tổng số nhu cầu 15-17 triệu tấn, vẫn phải nhập khoảng 10 triệu tấn. Đến năm 2020, đưa tiếp 2 nhà máy lọc dầu vào hoạt động ta có khoảng 15-16 triệu tấn xăng, dầu trong nhu cầu 30-35 triệu tấn, vẫn phải nhập ít nhất 15 triệu tấn [nguồn: SGGP Online]. Mặc dù các số liệu dự báo trên chưa chể hoàn toàn chính xác. Việc tiếp tục thăm dò có thể phát hiện thêm các nguồn năng lượng than, dầu, khí mới. Tuy nhiên, nhìn về lâu dài, các nguồn năng lượng hoá thạch sớm muộn sẽ cạn kiệt, và việc thiếu hụt năng lượng cho nền kinh tế và đời sống là một thách thức thực sự. Việc sử dụng nguồn năng lượng hoá thạch, bên cạnh việc trữ lượng của chúng có hạn, còn dẫn đến những vấn đề ô nhiễm môi trường nghiêm trọng như làm biến đổi khí hậu trên trái đất, là một trong các vấn đề toàn cầu hiện nay. 1.4.3. Ảnh hưởng của việc khai thác và sử dụng năng lượng đến môi trường sinh thái Các nguồn năng lượng hoá thạch thường nằm sâu trong lòng đất, Vì vậy việc khai thác chúng thường phải xây dựng các hầm lò (như trong khai thác than), tiến hành việc khoan, bơm qui mô lớn như khai thác dầu khí. Phải xây dựng các hầm lò khai thác than, phải chặt cây rừng, bóc lớp đất đá. Khi tiến hành khai thác lộ thiên, làm đường cho các phương tiện khai thác, vận chuyển đi lại ở một qui mô lớn, thường dẫn đến các vấn đề về môi trường sinh thái. Việc khai thác và vận chuyển dầu mỏ trên biển, hoặc tại các mũi khoan có thể xảy ra các sự cố tràn dầu. Việc khai thác các nguồn nhiên liệu hoá thạch càng lớn thì ảnh hưởng đến môi trường sinh thái càng lớn nếu các công ty khai thác không quan tâm thực thi các biện pháp bảo vệ môi trường sinh thái. Người ta đã chứng kiến sự huỷ hoại môi trường sinh thái, sự sói mòn và lở đất tại những nơi có các mỏ khai thác nói chung, trong đó có khai thác than. Những vụ tràn dầu trên biển, trên sông do các sự cố tràn dầu của các phương tiện vận chuyển. Tuy nhiên, việc sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạch là một trong các nguyên nhân chủ yếu tác động xấu đến môi trường trên Trái đất ở qui mô lớn . Đó là hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự tăng nhiệt độ trên toàn cầu và làm biến đối khí hậu trái đất. Hiệu ứng nhà kính (do Jean Baptiste và Joseph Fourier (Pháp) lần đầu tiên đặt tên, dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời, xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt cho bầu không khí bên trong nhà, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không chỉ ở những chỗ được chiếu sáng. Hiệu ứng này đã được sử dụng trong các nhà kính trồng cây ở nơi khí hậu lạnh; nó cũng được sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm nhà ở. Trong khí quyển cũng xảy ra hiện tượng tương tự gọi là hiệu ứng nhà kính khí quyển. Khi các tia bức xạ sóng ngắn (chẳng hạn tia cực tím) từ Mặt trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt. Một số phân tử trong khí quyển, trong đó chủ yếu là đioxit các bon (C02) và hơi nước, có thể hấp thụ những bức xạ nhiệt này và nhờ đó giữ hơi ấm lại trong bầu khí quyển. Tham gia vào hiệu ứng nhà kính còn có các khí: NOx, Metan, CFC. Trải qua hàng triệu năm tiến hoá, với sự xuất hiện của thảm thực vật trên trái đất, quá trình quang hợp của cây cối lấy đi một phần khí CO2 trong không khí tạo nên các điều kiện khí hậu tương đối ổn định trên trái đất. Tuy nhiên, từ khoảng 100 năm nay, con người tác động mạnh vào sự cân bằng nhạy cảm này giữa hiệu ứng nhà kính tự nhiên và tia bức xạ của Mặt trời. Sự thay đổi nồng độ của các khí nhà kính trong vòng 100 năm trở lại đây: CO2 tăng 20%, metal tăng 90%, ..) đã làm tăng nhiệt độ trái đất lên 2oC . Tới cuối lthế kỷ XXI nhiệt độ tăng thêm từ 1,4oC - 4oC (gọi là hiệu ứng nhà kính nhân loại , tức là hiệu ứng nhà kính do con người gây ra). Người ta đã xác định được các khí gây ra hiệu ứng nhà kính là: Hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, CFC. Tỷ lệ phần trăm các khí gây hiệu ứng nhà kính như sau: CO2: 50% ; CH4: 16% ; N2O: 6% ; O3: 8% ; CFC: 20%. Người ta cũng xác định được tỷ lệ phần trăm các hoạt động của loài người đối với sự làm tăng nhiệt độ Trái Đất như sau: * Sử dụng năng lượng : 50% * Công nghiệp : 24% * Nông nghiệp : 13% * Phá rừng : 14% Người ta dự báo Hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất và có thể gây ra các hậu quả sau: ● Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước cho tưới tiêu, cho kỹ nghệ và các nhà máy điện, các loài thuỷ sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi lượng mưa rào lớn, bởi sự tăng khí bốc hơi. Mưa bão tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn. ● Các tài nguyên bờ biển: mực nước biển dâng cao, nhiều vùng đất ven biển bị ngập (dự báo cuối thế kỷ XXI mực nước biển dâng thêm 28 đến 43cm); mưa tăng trong vòng 50-100 năm qua trung bình là: 1,8mm/năm, 12 năm trở lại đây: 3mm/năm. ● Sức khoẻ: số người chết vì nóng có thể tăng. Nhiều bệnh tật truyền nhiễm phát sinh. Các quá trình chuyển hoá sinh học cũng như hoá học trong cơ thể sống có thể bị mất cân bằng. ● Lâm nghiệp: nạn cháy rừng dễ xảy ra; ● Năng lượng: nhiệt độ cao sẽ làm tăng nhu cầu làm lạnh, nhu cầu các thiết bị điều hoà. Ở Việt Nam, các biểu hiện và hậu quả của sự biến đổi khí hậu Trái đất đã bộc lộ ngày càng rõ: Thời biết bất thường, bão lũ và khô hạn thường xuyên hơn, chế độ thời tiết gió mùa bị xáo động bất thường. Hiện tượng ngập úng vùng đồng bằng châu thổ mở rộng vào mùa mưa lũ, các dòng sông tăng cường xâm thực ngang gây xụt lở lớn các vùng dân cư tập trung ở hai bờ trên nhiều khu vực từ Bắc chí Nam. Về mùa khô hiện tượng phổ biến là nước triều tác động ngày càng sâu về phía trung du, hiện tượng nhiễm mặn ngày càng tiến sâu vào lục địa. Ở vùng ven biển, đã thấy rõ hiện tượng úng ngập do thủy triều. Theo báo cáo phát triển con người 2007/2008 của Liên hiệp quốc về ảnh hưởng của biến đổi khí hậu: - Ảnh hưởng tới lượng mưa, nhiệt độ và nước dùng cho nông nghiệp. Đến năm 2080, thế giới sẽ có thêm 600 triệu người bị suy dinh dưỡng; - Đến năm 2080, sẽ có khoảng 1,8 tỷ người sống trong tình trạng khan hiếm nước, đặc biệt là Bắc Trung Quốc, Trung Đông, Nam Mỹ và phía Bắc Nam Á. - Khoàng 330 triệu người sẽ mất chỗ ở tạm thời hoặc vĩnh viễn do lũ lụt, nếu nhiệt độ Trái Đất tăng thêm 3oC - 4oC. - Tốc độ tuyệt chủng của các loài sẽ tăng lên nếu nhiệt độ ấm lên khoảng 2oC; - Các căn bệnh chết người sẽ lan rộng. Có thể có thêm 400 triệu người bị bệnh sốt rét. Rõ ràng việc sử dụng năng lượng, đặc biệt là năng lượng hoá thạch, đóng góp tỷ lệ lớn nhất vào việc gây ra hiệu ứng nhà kính. Nguyên nhân chính là trong thành phần các nhiên liệu hoá thạch nguyên tố các bon (C) chiếm tỷ lệ lớn nên khi bị đốt cháy giải phóng một lượng lớn khí CO2 vào khí quyển. Các lĩnh vực sử dụng năng lượng hoá thạch chủ yếu hiện nay có thể thấy là: + Sản xuất điện năng: Các nhà máy nhiệt điện sử dụng than, dầu mỏ, khí đốt; + Trong giao thông vận tải: Sử dụng các loại xăng, dầu diesel, khí đốt; + Trong sinh hoạt đời sống: đun nấu thức ăn bằng các bếp than, gas; Dưới đây là một số thí dụ cụ thể về sự phát thải khí CO2 do quá trình sử dụng nhiên liệu hoá thạch: - Các nhà máy nhiệt điện: Các nhà máy nhiệt điện là nguồn phát thải CO2 chính. Cứ 10 tấn CO2 phát tán vào khí quyển Trái Đất thì các nhà máy nhiệt điện chiếm tới 4 tấn. - Phát thải khí nhà kính do các phương tiện giao thông vận tải như tầu thuỷ, xe lửa chạy động cơ đốt trong. Các phương tiện giao thông vận tải thường chủ yếu sử dụng xăng, dầu diesel. Vì vậy, cũng